1、category 類別、分類

• 專門用來給類添加新的方法
• 不能給類添加成員屬性，添加了成員屬性，也無法取到
• 注意：其實可以通過runtime 給分類添加屬性，即屬性關(guān)聯(lián)，重寫setter、getter方法
• 分類中用@property 定義變量，只會生成變量的setter、getter方法的聲明，不能生成方法實現(xiàn) 和 帶下劃線的成員變量

2、extension 類擴展

• 可以說成是特殊的分類 ，也可稱作 匿名分類
• 可以給類添加成員屬性，但是是私有變量
• 可以給類添加方法，也是私有方法

四、方法的本質(zhì)，sel是什么？IMP是什么？兩者之間的關(guān)系又是什么？

方法的本質(zhì)：發(fā)送消息，發(fā)送消息會有以下幾個流程

• 1.快速查找流程——通過匯編objc_msgSend查找緩存cache_t是否有imp實現(xiàn)
• 2.慢速查找流程——通過C++中lookUpImpOrForward遞歸查找當前類和父類的rw中methodlist的方法
• 3.查找不到消息：動態(tài)方法解析——通過調(diào)用resolveInstanceMethod和resolveClassMethod來動態(tài)方法決議——實現(xiàn)消息動態(tài)處理
• 4.快速轉(zhuǎn)發(fā)流程——通過CoreFoundation來觸發(fā)消息轉(zhuǎn)發(fā)流程，forwardingTargetForSelector實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)發(fā)，由其他對象來實現(xiàn)處理方法
• 5.慢速轉(zhuǎn)發(fā)流程——先調(diào)用methodSignatureForSelector獲取到方法的簽名，生成對應(yīng)的invocation；再通過forwardInvocation來進行處理

SEL是方法編號，也是方法名，在dyld加載鏡像到內(nèi)存時，通過_read_image方法加載到內(nèi)存的表中了
imp是函數(shù)實現(xiàn)指針 ，找imp就是找函數(shù)的過程

SEL和IMP的關(guān)系就可以解釋為：

• sel 就相當于本書的目錄標題
• imp 就相當于書本的頁碼
• 具體的函數(shù)就是具體頁碼對應(yīng)的內(nèi)容

比如我們想在《程序員的自我修養(yǎng)——鏈接、裝載與庫》一書中找到“動態(tài)鏈接”（SEL)，肯定會翻到179頁（IMP），179頁會開始講述具體內(nèi)容（函數(shù)實現(xiàn)）

五、能否向編譯后得到的類中增加實例變量？能否向運行時創(chuàng)建的類中添加實例變量?

具體情況具體分析：

• 編譯好的類不能添加實例變量
• 運行時創(chuàng)建的類可以添加實例變量，但若已注冊到內(nèi)存中就不行了

原因：

• 編譯好的實例變量存儲的位置在ro，而ro是在編譯時就已經(jīng)確定了的
• ?旦編譯完成，內(nèi)存結(jié)構(gòu)就完全確定就?法修改
• 只能修改rw中的方法或者可以通過關(guān)聯(lián)對象的方式來添加屬性

六、[self class]和[super class]的區(qū)別以及原理分析

• [self class]就是發(fā)送消息objc_msgSend,消息接收者是self，方法編號class

• [super class]本質(zhì)就是objc_msgSendSuper，消息的接收者還是self，方法編號 class，在運行時，底層調(diào)用的是_objc_msgSendSuper2

• 只是objc_msgSendSuper2 會更快，直接跳過self的查找

代碼調(diào)試
TCJStudent中的init方法中打印這兩種class調(diào)用,TCJStudent繼續(xù)自TCJPerson.

有點出乎意料，[self class]點進去來到NSObject.mm文件查看源碼

其底層是獲取對象的isa，當前的對象是TCJStudent，其isa是同名的TCJStudent，所以[self class]打印的是TCJStudent

[super class]中，其中super 是語法的 關(guān)鍵字，可以通過clang 看super的本質(zhì)，這是編譯時的底層源碼，其中第一個參數(shù)是消息接收者，是一個__rw_objc_super結(jié)構(gòu)

底層源碼中搜索__rw_objc_super，是一個中間結(jié)構(gòu)體

在objc4-818.2源碼中搜索objc_msgSendSuper，查看其隱藏參數(shù)

搜索struct objc_super

通過clang的底層編譯代碼可知，當前消息的接收者 等于 self，而self 等于 TCJStudent，所以 [super class]進入class方法源碼后，其中的self是init后的實例對象，實例對象的isa指向的是本類，即消息接收者是TCJStudent本類.

我們再來看[super class]在運行時是否如上一步的底層編碼所示，是objc_msgSendSuper，打開匯編調(diào)試，調(diào)試結(jié)果如下

搜索objc_msgSendSuper2，從注釋得知，是從 類開始查找，而不是父類

查看objc_msgSendSuper2的匯編源碼，是從superclass中的cache中查找方法

所以，最完整的回答如下

[self class]方法調(diào)用的本質(zhì)是發(fā)送消息，調(diào)用class的消息流程，拿到元類的類型，在這里是因為類已經(jīng)加載到內(nèi)存，所以在讀取時是一個字符串類型，這個字符串類型是在map_images的readClass時已經(jīng)加入表中，所以打印為TCJStudent

[super class]打印的是TCJStudent，原因是當前的super是一個關(guān)鍵字，在這里只調(diào)用objc_msgSendSuper2，其實他的消息接收者和[self class]是一模一樣的，所以返回的是TCJStudent

七、內(nèi)存平移問題

① 原始題

程序能否運行？是否正常輸出？

運行結(jié)果與普通初始化對象一模一樣，可面試的時候不可能只說能或不能，還要說出個所以然來

[person saySomething]的本質(zhì)是對象發(fā)送消息，那么當前的person是什么？

• person的isa指向類TCJPerson即person的首地址 指向 TCJPerson的首地址，我們可以通過TCJPerson的內(nèi)存平移找到cache，在cache中查找方法

• [(__bridge id)obj saySomething]中的obj是來自于TCJPerson這個類，然后有一個指針obj，將其指向TCJPerson的首地址.

所以，person是指向TCJPerson類的結(jié)構(gòu)，obj也是指向TCJPerson類的結(jié)構(gòu)，然后都是在TCJPerson類中的methodList中查找方法.

② 拓展一

修改打印方法saySomething——不但打印方法，同時打印屬性cj_name

為什么會出現(xiàn)打印不一致的情況？

其中person方式的cj_name是由于self指向person的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，然后通過內(nèi)存平移8字節(jié)，取出去cj_name，即self指針首地址平移8字節(jié)獲得.

其中的cls方式中的obj指針中沒有其他的,所以obj表示8字節(jié)指針,self.cj_name的獲取,相當于obj首地址的指針也需要平移8字節(jié)找cj_name，那么此時的obj的指針地址是多少？平移8字節(jié)獲取的是什么？

obj是一個指針，是存在棧中的，棧是一個先進后出的結(jié)構(gòu)，參數(shù)傳入就是一個不斷壓棧的過程，其中隱藏參數(shù)會壓入棧，且每個函數(shù)都會有兩個隱藏參數(shù)(id self，sel _cmd),可以通過clang查看底層編譯,隱藏參數(shù)壓棧的過程，其地址是遞減的，而棧是從高地址->低地址分配的，即在棧中，參數(shù)會從前往后一直壓.

super通過clang查看底層的編譯，是objc_msgSendSuper，其第一個參數(shù)是一個結(jié)構(gòu)體__rw_objc_super（self，class_getSuperclass），那么結(jié)構(gòu)體中的屬性是如何壓棧的？可以通過自定義一個結(jié)構(gòu)體，判斷結(jié)構(gòu)體內(nèi)部成員的壓棧情況

從打印結(jié)果可以得出20先加入，再加入10，因此結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的壓棧情況是 低地址->高地址遞增的，棧中結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的成員是反向壓入棧，即低地址->高地址是遞增的.

所以到目前為止，棧中從高地址到低地址的順序的：self - _cmd - (id)class_getSuperclass(objc_getClass("ViewController")) - self - cls - obj - person

• self和_cmd是viewDidLoad方法的兩個隱藏參數(shù)，是高地址->低地址正向壓棧的
• class_getSuperClass 和 self為objc_msgSendSuper2中的結(jié)構(gòu)體成員，是從最后一個成員變量，即低地址->高地址反向壓棧的

那我們來打印下棧的存儲情況:
① obj的棧的存儲情況

② person的棧的存儲情況

③ obj與person一起的棧的存儲情況

其中為什么class_getSuperclass是ViewController，因為objc_msgSendSuper2返回的是當前類，兩個self，并不是同一個self，而是棧的指針不同，但是指向同一片內(nèi)存空間

• [(__bridge id)obj saySomething]調(diào)用時，此時的obj是 TCJPerson: 0x7ffee0d57048，所以saySomething方法中傳入的self 還是TCJPerson，但并不是我們通常認為的TCJPerson，是我們當前傳入的消息接收者，即TCJPerson: 0x7ffee0d57048，是TCJPerson的實例對象，此時的操作與普通的TCJPerson是一致的，即TCJPerson的地址內(nèi)存平移8字節(jié).
• 普通person流程：person -> cj_name - 內(nèi)存平移8字節(jié)
• obj流程：0x7ffee0d57048 + 0x80 -> 0x7ffee0d57050,即為self，指向<ViewController: 0x7ffee0d57050>

其中 person 與 TCJPerson的關(guān)系是 person是以TCJPerson為模板的實例化對象，即alloc有一個指針地址，指向isa，isa指向TCJPerson，它們之間關(guān)聯(lián)是有一個isa指向.
而obj也是指向TCJPerson的關(guān)系，編譯器會認為obj也是TCJPerson的一個實例化對象，即obj相當于isa，即首地址，指向TCJPerson，具有和person一樣的效果，簡單來說，我們已經(jīng)完全將編譯器騙過了，即obj也有cj_name.由于person查找cj_name是通過內(nèi)存平移8字節(jié)，所以obj也是通過內(nèi)存平移8字節(jié)去查找cj_name.

③ 拓展二

修改viewDidLoad——在obj前面加個臨時字符串變量

同樣道理，在obj入棧前已經(jīng)有了temp變量，此時訪問self.cj_name就會訪問到temp

④ 拓展三

去掉臨時變量，TCJPerson類新增字符串屬性cj_hobby，打印方法改為打印cj_hobby，運行

ViewController就是obj偏移16字節(jié)拿到的super_class.

⑤ 拓展四

將TCJPerson類新增字符串屬性cj_hobby，改成int類型,打印

這種情況就是野指針——指針偏移的offset不正確，獲取不到對應(yīng)變量的首地址.

八、Runtime是如何實現(xiàn)weak的，為什么可以自動置nil

• 1、通過SideTable 找到我們的 weak_table
• 2、weak_table 根據(jù) referent找到或者創(chuàng)建 weak_entry_t
• 3、然后append_referrer（entry，referrer）將我的新弱引用的對象加進去entry
• 4、最后 weak_entry_insert，把entry加入到我們的weak_table

在weak一行打下斷點運行項目

Xcode菜單欄Debug->Debug Workflow->Always show Disassembly打上勾查看匯編——匯編代碼會來到libobjc庫的objc_initWeak

① weak創(chuàng)建過程

①.1 objc_initWeak

• location：表示__weak指針的地址（我們研究的就是__weak指針指向的內(nèi)容怎么置為nil）
• newObj：所引用的對象，即例子中的person

①.2 storeWeak

• HaveOld：weak指針之前是否已經(jīng)指向了一個弱引用
• HaveNew：weak指針是否需要指向一個新引用
• CrashIfDeallocating：如果被弱引用的對象正在析構(gòu)，此時再弱引用該對象，是否應(yīng)該crash

storeWeak最主要的兩個邏輯點

由于是第一次調(diào)用，所以走haveNew分支——獲取到的是新的散列表SideTable，主要執(zhí)行了weak_register_no_lock方法來進行插入

①.3 weak_register_no_lock

• 主要進行了isTaggedPointer和deallocating條件判斷
• 將被弱引用對象所在的weak_table中的weak_entry_t哈希數(shù)組中取出對應(yīng)的weak_entry_t
• 如果weak_entry_t不存在，則會新建一個并插入
• 如果存在就將指向被弱引用對象地址的指針referrer通過函數(shù)append_referrer插入到對應(yīng)的weak_entry_t引用數(shù)組

①.4 append_referrer
找到弱引用對象的對應(yīng)的weak_entry_t哈希數(shù)組中插入

② weak創(chuàng)建流程

③ weak銷毀過程

由于弱引用在析構(gòu)dealloc時自動置空，所以查看dealloc的底層實現(xiàn)

• _objc_rootDealloc->rootDealloc
• rootDealloc->object_dispose
• object_dispose->objc_destructInstance
• objc_destructInstance->clearDeallocating
• clearDeallocating->sidetable_clearDeallocating
• weak_clear_no_lock->table.refcnts.erase

④ weak銷毀流程

九、利用runtime-API創(chuàng)建對象

① API介紹

①.1 動態(tài)創(chuàng)建類

①.2 添加成員變量

①.3 注冊到內(nèi)存

①.4 添加屬性變量

①.5 添加方法

② 整體使用

③ 注意事項

• 記得導(dǎo)入<objc/runtime.h>
• 添加成員變量class_addIvar必須在objc_registerClassPair前，因為注冊到內(nèi)存時ro已經(jīng)確定了，不能再往ivars添加
• 添加屬性變量class_addProperty可以在注冊內(nèi)存前后，因為是往rw中添加的
• class_addProperty中“屬性的屬性”——nonatomic/copy是根據(jù)屬性的類型變化而變化的
• class_addProperty不會自動生成setter和getter方法，因此直接調(diào)用KVC會崩潰
  • 不只可以通過KVC打印來檢驗，也可以下斷點查看ro、rw的結(jié)構(gòu)來檢驗

十、Method Swizzing坑點

① method-swizzling 是什么？

method-swizzling的含義是方法交換，其主要作用是在運行時將一個方法的實現(xiàn)替換成另一個方法的實現(xiàn)，這就是我們常說的iOS黑魔法.

在OC中就是利用method-swizzling實現(xiàn)AOP，其中AOP(Aspect Oriented Programming，面向切面編程)是一種編程的思想，區(qū)別于OOP（面向?qū)ο缶幊蹋?

• OOP和AOP都是一種編程的思想
• OOP編程思想更加傾向于對業(yè)務(wù)模塊的封裝，劃分出更加清晰的邏輯單元
• 而AOP是面向切面進行提取封裝，提取各個模塊中的公共部分，提高模塊的復(fù)用率，降低業(yè)務(wù)之間的耦合性.

每個類都維護著一個方法列表，即methodList，methodList中有不同的方法即Method，每個方法中包含了方法的sel和IMP，方法交換就是將sel和imp原本的對應(yīng)斷開，并將sel和新的IMP生成對應(yīng)關(guān)系.
如下圖所示，交換前后的sel和IMP的對應(yīng)關(guān)系

② method-swizzling涉及的相關(guān)API

• 通過sel獲取方法Method
  • class_getInstanceMethod：獲取實例方法
  • class_getClassMethod：獲取類方法
• method_getImplementation：獲取一個方法的實現(xiàn)
• method_setImplementation：設(shè)置一個方法的實現(xiàn)
• method_getTypeEncoding：獲取方法實現(xiàn)的編碼類型
• class_addMethod：添加方法實現(xiàn)
• class_replaceMethod：用一個方法的實現(xiàn)，替換另一個方法的實現(xiàn)，即aIMP 指向 bIMP，但是bIMP不一定指向aIMP
• method_exchangeImplementations：交換兩個方法的實現(xiàn)，即 aIMP -> bIMP, bIMP -> aIMP

③ 坑點1：method-swizzling使用過程中的一次性問題

所謂的一次性就是：mehod-swizzling寫在load方法中，而load方法會主動調(diào)用多次，這樣會導(dǎo)致方法的重復(fù)交換，使方法sel的指向又恢復(fù)成原來的imp的問題

解決方案

可以通過單例設(shè)計原則，使方法交換只執(zhí)行一次，在OC中可以通過dispatch_once實現(xiàn)單例

④ 坑點2：子類沒有實現(xiàn)，父類實現(xiàn)了

• 父類TCJPerson類中有-personInstanceMethod方法，子類TCJStudent類沒有重寫
• 子類TCJStudent類新建分類做了方法交換，新方法中調(diào)用舊方法
• TCJPerson類、TCJStudent類調(diào)用-personInstanceMethod

子類打印出結(jié)果，而父類調(diào)用卻崩潰了，為什么會這樣呢？

• [student personInstanceMethod];中不報錯是因為 student中的imp交換成了cj_studentInstanceMethod，而TCJStudent中有這個方法（在TCJ分類中），所以不會報錯.
• 崩潰的點在于[person personInstanceMethod];，其本質(zhì)原因：TCJStudent的分類TCJ中進行了方法交換，將person中imp 交換成了 TCJStudent中的cj_studentInstanceMethod，然后需要去 TCJPerson中的找cj_studentInstanceMethod，但是TCJPerson中沒有cj_studentInstanceMethod方法，即相關(guān)的imp找不到，所以就崩潰了

優(yōu)化：避免imp找不到

通過class_addMethod嘗試添加你要交換的方法

• 如果添加成功，即類中沒有這個方法，則通過class_replaceMethod進行替換，其內(nèi)部會調(diào)用class_addMethod進行添加
• 如果添加不成功，即類中有這個方法，則通過method_exchangeImplementations進行交換
  

這樣就不會報錯了.

下面是class_replaceMethod、class_addMethod和method_exchangeImplementations的源碼實現(xiàn)

其中class_replaceMethod和class_addMethod中都調(diào)用了addMethod方法，區(qū)別在于bool值的判斷，下面是addMethod的源碼實現(xiàn)

⑤ 坑點3：子類沒有實現(xiàn)，父類也沒有實現(xiàn)，下面的調(diào)用有什么問題？

在上面測試代碼的基礎(chǔ)上加入父類TCJPerson的personInstanceMethod的方法只寫了方法聲明，沒有方法實現(xiàn)，卻做了方法交換——會造成死循環(huán)

原因是 棧溢出，遞歸死循環(huán)了，那么為什么會發(fā)生遞歸呢？----主要是因為 personInstanceMethod沒有實現(xiàn)，然后在方法交換時，始終都找不到oriMethod，然后交換了寂寞，即交換失敗，當我們調(diào)用personInstanceMethod（oriMethod）時，也就是oriMethod會進入TCJ分類中cj_studentInstanceMethod方法，然后這個方法中又調(diào)用了cj_studentInstanceMethod，此時的cj_studentInstanceMethod并沒有指向oriMethod ，然后導(dǎo)致了自己調(diào)自己，即遞歸死循環(huán)

優(yōu)化：避免遞歸死循環(huán)

如果oriMethod為空，為了避免方法交換沒有意義，而被廢棄，需要做一些事情

• 通過class_addMethod給oriSEL添加swiMethod方法
• 通過method_setImplementation將swiMethod的IMP指向不做任何事的空實現(xiàn)
  

⑥ method-swizzling - 類方法

類方法和實例方法的method-swizzling的原理是類似的，唯一的區(qū)別是類方法存在元類中，所以可以做如下操作

• 需要通過class_getClassMethod方法獲取類方法
• 在調(diào)用class_addMethod和class_replaceMethod方法添加和替換時，需要傳入的類是元類，元類可以通過object_getClass方法獲取類的元類
  

⑦ method-swizzling的應(yīng)用

method-swizzling最常用的應(yīng)用是防止數(shù)組、字典等越界崩潰問題
在iOS中NSNumber、NSArray、NSDictionary等這些類都是類簇，一個NSArray的實現(xiàn)可能由多個類組成.所以如果想對NSArray進行Swizzling，必須獲取到其“真身”進行Swizzling，直接對NSArray進行操作是無效的.

下面列舉了NSArray和NSDictionary本類的類名，可以通過Runtime函數(shù)取出本類.

⑧ 注意事項

使用Method Swizzling有以下注意事項：

• 盡可能在+load方法中交換方法
• 最好使用單例保證只交換一次
• 自定義方法名不能產(chǎn)生沖突
• 對于系統(tǒng)方法要調(diào)用原始實現(xiàn)，避免對系統(tǒng)產(chǎn)生影響
• 做好注釋（因為方法交換比較繞）
• 迫不得已情況下才去使用方法交換

寫在后面

和諧學(xué)習(xí),不急不躁.我還是我,顏色不一樣的煙火.